Экология растений и фотосинтез (стр. 7 )

Готовят серию калибровочных растворов путем разбавления по­полам предыдущего (например, к 3 мл исходного раствора прибав­ляется 3 мл дистиллированной воды, взбалтывается и т. д.) Получают серию растворов с разным содержанием нитратов: 3000, 1500, 750, 375, 188, 94, 47, 23 мг/кг.

Под предметное стекло подкладывается лист белой бумаги, на стекло капают две капли изучаемого раствора и две такие же капли дифениламина в трехкратной повторности. Описывают реакцию согласно следующей градации, которую можно использовать как для калибровочных растворов, так и для двух типов анализов (по Церлинг, 1965).

Баллы	Характер окраски	Содержание нитратов, мг/кг
6	Сок или срез окрашиваются быстро и ин­тенсивно в иссиня-черный цвет. Окраска устойчива и не пропадает	>3000
5	Сок или срез окрашиваются в темно-си­ний цвет. Окраска сохраняется некоторое время	3000
4	Сок или срез окрашиваются в синий цвет. Окраска наступает не сразу	1000
3	Окраска светло-синяя, исчезает через 2-3 минуты	500
2	Окраска быстро исчезает, окрашиваются главным образом проводящие пучки	250
1	Следы голубой, быстро исчезающей окраски	100
0	Нет ни голубой, ни синей окраски. На целых растениях возможно порозовение	0

Следует отметить, что основой для определения содержания нитратов в соке должны быть собственные исследования, а не вы­шеприведенная таблица, т. к. окраска может варьироваться в зависи­мости от качества реактивов, срока их годности, температуры в помещении и др.

Овощи и плоды расчленяют на части: зона, примыкающая к пло­доножке, кожура, периферийная часть, серединная часть, кочерыж­ка (у капусты), жилки, лист без жилок. Вырезанные части мелко режут ножом и быстро растирают в ступке, сок отжимают через 2-3 слоя марли. 2 капли сока капают на чистое предметное стекло, положенное на белую бумагу, добавляют 2 капли дифениламина. Быстро описывают все наблюдаемые реакции согласно схеме. Повторность опыта 3-кратная. В случае сомнений в содержании нит­ратов в той или иной части овощной продукции капают рядом калибровочный раствор с известной концентрацией вещества и по­вторяют реакцию с дифениламином.

Анализ начинают с сока капусты и картофеля, затем поме­щают эти овощи в термостойкий химический стакан с кипящей дистиллированной водой и кипятят 10-15 мин, после чего ана­лизируют и отварные овощи, и отвар. За время варки делают анализ различных частей других овощей и плодов (не менее че­тырех видов за занятие). Записывают в общую таблицу на доске и в частную – в тетради.

Схема записи

Содержание нитратов в различных овощах и плодах

Исследуемое растение	Часть	Баллы	Содержание нитратов в мг/кг
Картофель свежий	а) под кожурой б) серединная часть
Картофель отварной	те же части
Капуста	а) жилки б) кочерыжка в) лист	-
Капуста отварная	те же части
Отвар

Б. Определение нитратов в целых растениях

Отрезают у свежих растений части в виде толстых срезов: куски стеблей, черешков, плодов. Кладут их на полоску восковой бумаги. Капают на различные части среза по несколько капель 1 %-го раствора дифениламина в серной кислоте, отмечают окрашивание согласно вышеприведенной шкале. При этом в случае малых концентраций нитратов в продукции и при отсутствии синей окраски может наступить порозовение ткани, вследствие её обугливания от H2SO4 в реактиве дифениламина.

Указанный метод дает возможность оценить и сравнить разные ткани овощных и других растений прямо в поле. Он проверен и хорошо действует на хлебных злаках, картофеле, корнеплодах, овощах, бобовых, многолетних травах для оценки обеспеченности различных сельхозкультур азотом. Показано, что нитраты исчезают в фазе цветения, но их много в период вегетационного роста, который и должен быть использован для оценки. Нитраты сразу утилизируются (не проявляются в анализах) в меристимах и почках, бутонах и цветках различных сельхозкультур.

В. Определение нитратов методом ионоселективных электродов

На 10 г свежеразмолотых плодов или овощей наливают 50 мл 1 %-го раствора алюмокалиевых квасцов. Анализ проводят в стаканчиках на 100 мл, взбалтывают 3-5 мин. Определяют ионоселективными электродами на нитрат-ион с использованием потенциометра (рН-метра). Калибровку делают по KNO3.

Приготовление реактивов

1. 1 %-ый раствор дифениламина в серной кислоте 1 г дифениламина растворяют в 99 г концентрированной серной кислоты (плотностью 1,84). Это соответствует приблизительно 54 мл Н2SO4.

Расчет:

= 53,8мл,

где r – плотность,

m – масса,

V – объем.

2. Исходный раствор NaNO3 для построения калибровочной кривой.

Если растворить 1 г NaNO3 в 1 л воды, то это будет соответство­вать 729 мг/кг нитратов (по нитрат-иону):

85 – 1000 мг (1 г)

62 – Х

X == 729 мг/кг,

где 85 – молекулярный вес NaNO3,

62 – молекулярный вес нитрат-иона (NO3-).

Однако, согласно табл. 1, наибольшее содержание нитратов в распространенных видах овощей – 3000 мг/кг.

729 – 1000 мг (1 г)

3000 – X

Х== 4,11 г,

то есть надо растворить 4,11 г соли в литре дистиллированной воды. Однако при небольшом количестве анализов в учебных целях достаточно и 100 мл, то есть 411 г NaNO3 нужно растворить в100 мл воды.

Работа № 13. Уменьшение содержания хлорофилла

в листьях растений – биоиндикационный признак

неблагоприятных условий среды. Определе­ние

хлорофилла фотометрически

Сведения относительно использования содержания хлорофил­ла (и других пигментов) как биоиндикационных признаков в лите­ратуре противоречивы. Ряд немецких ученых считает этот признак недостаточно информативным и специфичным (Биоиндикация загрязнений… 1988), хотя первой стадией видимых хлорозов листьев как раз и является разрушение хлорофилла под влиянием небла­гоприятных факторов. В то же время другие исследователи, в том числе русские и украинские, показали, что у чувствительных к заг­рязнению видов (липы, клена) наблюдается снижение содержания хлорофилла еще до появления видимых изменений и это может слу­жить достаточно надежным неспецифическим биоиндикационным признаком.

Неспецифичность этого индикатора в том, что недостаток в по­чве азота, а также железа и других элементов, быстро сказывается на окраске листьев в результате разрушения хлорофилла в них и, этот признак очень часто используется для оценки низкого плодо­родия почв. Это надо учитывать и использовать этот показатель при биоиндикации в сочетании с другими признаками.

По нашим данным, для оценки степени загрязнения наземных экосистем или их составляющих листья следует собирать из средней части кроны в первой половине вегетации, учитывая условия произ­растания (освещенность, минеральное питание, обводненность и др.). В качестве биоиндикаторов в городской среде рекомендуется исполь­зовать следующие газочувствительные виды: липу мелколистную, клен платанолистый, каштан конский, ель обыкновенную, сосну обыкновенную.

Метод основан на извлечении хлорофилла из листьев раство­рителями (спирт, ацетон) и определении его количества на фото-элекроколориметре или спектрофотометре.

Оборудование, реактивы, материалы

1) торзионные весы; 2) фотоэлектроколориметр – ФЭК; 3) насос Камовского или электрический; 4) колба Бунзена с пробкой и стек­лянным фильтром № 2, № 3; 5) ступки малые с пестиками; 6) стек­лянные палочки; 7) ножницы;
8) толченое и просеянное стекло; 9) мерные колбы на 100 и 50 мл; 10) калька; 11) вазелин; 12) фильтро­вальная бумага; 13) медный купорос CuSO4 • 5Н2О; 14) биохромат калия К2Сr2О7, 15) 7 %-ый раствор аммиака; 16) листья растений-ин­дикаторов, собранные в «загрязненной» и «чистой» зонах.

Для учебной работы можно использовать и комнатные расте­ния, выращенные специально в сосудах на гумусной почве с поли­вом водой и на малоплодородной почве с поливом раствором соли какого-либо тяжелого металла.

P. S. В случае отсутствия колбы Бунзена, стеклянных фильтров и насоса, их можно заменить центрифугированием вытяжки хлоро­филла.

Ход работы

Определение хлорофилла в листьях можно проводить как на свежем, так и на фиксированном материале. Фиксацию осуществ­ляют текучим паром (5 мин) или сухим жаром (при 105 °С в течение 5-10 мин).

(1963) предложил следующий способ фиксации для сохранения хлорофилла: листья нарезают мелкими кусочками, за­ворачивают в марлю и погружают в кипящий насыщенный раствор поваренной соли на
1-2 минуты. За это время материал обезвожи­вается и ферменты убиваются. Затем материал промывают проточной водой в течение 0,5 минуты, встряхивают для удаления влаги. Вы­сушивают в тени не менее 2-х суток или в термостате при темпера­туре не выше 40 °С. (1971) считал, что лучшие результаты дает сочетание фиксации материала горячим паром (2 мин) с про­ведением быстрой экстракции на холоде.

При работе с сухим материалом берут навеску 0,5-1 г, со све­жим – 1-2 г. Предварительно определяют влажность листьев. На­веску растительного материала (исключая жилки) тщательно измельчают в фарфоровой ступке с битым стеклом, добавляя мел или углекислый магний. Извлечение хлорофилла из сухого мате­риала можно производить 90 %-ым спиртом или 80-85 %-ым аце­тоном, а из свежего – 96-98 %-ым спиртом или абсолютным ацетоном.